Projektowanie układów hamulcowych (VAZ-2121)

Układy hamulcowe mają za zadanie zmniejszyć prędkość, zatrzymać pojazd i utrzymać go w miejscu podczas postoju.

Układ hamulca roboczego zmniejsza prędkość ruchu i zatrzymuje pojazd, natomiast układ hamulca postojowego utrzymuje pojazd na miejscu podczas postoju.

Samochód wyposażony jest w dwa układy hamulcowe: służbowy i postojowy. W przypadku uszkodzenia układu roboczego pojazd należy zatrzymać za pomocą działającej części (obwód hamulcowy przedniego lub tylnego koła) układ hamulcowy roboczy. Każdy układ hamulcowy składa się z mechanizmów hamulcowych (hamulców) i napędu hamulcowego.

Układ hamulca roboczego

Układ hamulca roboczego działa na wszystkie koła pojazdu i jest obsługiwany pedałem 7 (rysunek 45) naciśniętym nogą. Układ hamulcowy roboczy obejmuje mechanizmy hamulcowe z przodu 1 i z tyłu 12 oraz hydrauliczny napęd dwuobwodowy: główny 4 (hamulce przednie) i wtórne 5 (hamulce tylne).





Mechanizmy hamulcowe przednie (rysunek 46) są hamulcami tarczowymi. Znajdują się one w przednich kołach samochodu. Obracającymi się i ciernymi częściami mechanizmu hamulcowego są tarcze hamulcowe.



Żeliwna tarcza hamulcowa 10 jest przymocowana za pomocą szpilek 8 do piasty 9 koła przedniego. Od strony czołowej, patrząc w kierunku ruchu pojazdu, tarcza hamulcowa osłonięta jest wspornikiem 7, który stanowi wspornik w kształcie litery U z prowadzącymi skosami 13, które zaciśnięte są pomiędzy prowadnicą 6 klocków hamulcowych a dźwigniami dociskowymi 3, które również posiadają prowadzące skosy. Ten typ mocowania podpory zapewnia, że podczas hamowania porusza się ona wzdłuż skosów prowadzących dźwigni 3 i prowadnicy 6. Podpora posiada osłonę ochronną.


Oryginał znajduje się na stronie internetowej www.vazbook.ru

Szczęki hamulcowe 2 z okładzinami ciernymi osadzone są w prowadnicy 6, przymocowanej do zwrotnicy. Dwie dźwignie dociskowe 3 zacisku są połączone obrotowo z prowadnicą szczęki hamulcowej za pomocą osi 5. Blok cylindrów hamulcowych 1 jest wciskany w zacisk hamulcowy 7. Blok zawiera trzy cylindry, z których środkowy i dolny połączone są ze sobą kanałem i podłączone do przedniego obwodu napędowego hamulca, a górny cylinder podłączony jest do tylnego obwodu napędowego hamulca. Każdy cylinder ma tłok 12 i gumowy pierścień uszczelniający 16 w rowku cylindra. Pierścień ten nie tylko uszczelnia tłok w cylindrze, ale także zapewnia, dzięki swojej elastyczności, że tłok zostanie usunięty z szczęki po hamowaniu. Dzięki temu gumowe pierścienie uszczelniające 16 zapewniają automatyczną regulację szczeliny pomiędzy tarczą hamulcową i klockami hamulcowymi. Tłoki wszystkich cylindrów stykają się z wewnętrzną szczęką hamulcową i są od strony wewnętrznej osłonięte gumowymi kapturkami ochronnymi 15. Od strony wewnętrznej przedni mechanizm hamulcowy osłonięty jest osłoną hamulca 4.

Podczas hamowania, pod wpływem ciśnienia płynu w napędzie hydraulicznym, tłoki przesuwają wewnętrzną szczękę hamulcową względem prowadnicy 6 i zacisku 7 i dociskają ją do tarczy hamulcowej 10. Jednocześnie, pod wpływem ciśnienia płynu, blok cylindrów 1 przesuwa się razem z zaciskiem 7 wzdłuż skosów prowadnicy 6 i dźwigni dociskowych 3. W tym przypadku zacisk przesuwa zewnętrzną szczękę hamulcową względem prowadnicy 6 i dociska ją do tarczy hamulcowej. Oba klocki hamulcowe są dociskane do tarczy hamulcowej z tą samą siłą, ponieważ ciśnienie płynu na tłoki i dno bloku cylindrów jest takie samo.

Po ustaniu hamowania ciśnienie płynu na tłokach i dnie bloku cylindrów gwałtownie spada. Dzięki elastyczności pierścieni gumowych, 16 tłoczków odsuwa się od wewnętrznego klocka hamulcowego, który z kolei odsuwa się od tarczy hamulcowej wskutek bicia. Jednocześnie zewnętrzny klocek hamulcowy wraz z zaciskiem 7 na skutek bicia oddala się od tarczy hamulcowej.

W miarę zużycia okładzin ciernych klocków hamulcowych zwiększa się szczelina między okładzinami a tarczą hamulcową. Podczas hamowania, pod wpływem ciśnienia płynu, tłoki przesuwają się względem pierścieni uszczelniających 16 i przyjmują nowe położenie w cylindrach, co powoduje kompensację zużycia okładzin ciernych. Po zakończeniu hamowania klocki hamulcowe odsuną się od tarczy hamulcowej o tę samą odległość, określoną przez odkształcenie pierścieni gumowych 16. W ten sposób automatycznie utrzymywana jest stała szczelina między klockami hamulcowymi a tarczą. W związku z tym podczas eksploatacji nie ma konieczności regulacji szczeliny między klockami a przednią tarczą hamulcową.

Podczas hamowania klocki hamulcowe oddziałują na stosunkowo niewielką część powierzchni tarczy hamulcowej, pozostawiając dużą jej część otwartą, która zostaje skutecznie wydmuchana przez powietrze. Dzięki temu tarcza hamulcowa chłodzi się bardzo szybko, co gwarantuje wysoką skuteczność mechanizmu hamulcowego nawet przy częstym hamowaniu przy dużych prędkościach.

Hamulce tylne (Ryc. 47) bęben, but. Znajdują się one w tylnych kołach samochodu. Częściami obrotowymi mechanizmu hamulcowego są bębny hamulcowe, natomiast częściami ciernymi są szczęki hamulcowe, które podczas hamowania ustawiają się samoczynnie względem bębna hamulcowego, co zapewnia największą skuteczność hamowania i bardziej równomierne zużycie okładzin ciernych.



Do kołnierza belki osi tylnej przykręcona jest tłoczona stalowa osłona hamulca 6. W dolnej części tarczy hamulcowej zamontowana jest podpora 12, o którą opierają się dolne końce szczęk hamulcowych 4 z okładzinami ciernymi. Górne końce klocków stykają się z tłokami cylindra hamulcowego 8. Dolne i górne końce klocków hamulcowych są do siebie ściągane przez sprężyny 1 i 9. Boczne przesunięcie klocków jest ograniczone przez słupki 8 ze sprężynami, które dociskają klocki do osłony hamulca. Ten sposób mocowania szczęk hamulcowych do tarczy hamulcowej umożliwia ich swobodne samoczynne ustawianie się względem bębna hamulcowego podczas hamowania. Żebra klocków hamulcowych opierają się o mimośrody 11, które są przymocowane do osłony hamulca. Mimośrody te służą do regulacji szczeliny między klockami a bębnem hamulcowym. Bęben hamulcowy przykręcony jest do kołnierza osi.

Podczas hamowania, pod wpływem ciśnienia płynu w układzie hamulcowym, tłoki cylindra hamulcowego dociskają klocki do bębna hamulcowego. Jednocześnie sprężyna naciągowa 9 podkładek ulega rozciągnięciu. Po ustaniu hamowania ciśnienie płynu na tłokach gwałtownie spada, a pod wpływem sprężyny 9 klocki oddalają się od bębna hamulcowego, aż zatrzymają się na mimośrodach regulacyjnych 11.

Mechanizmy hamulca tylnego, będąc elementami układu hamulca roboczego, pełnią jednocześnie funkcje mechanizmów hamulcowych układu hamulca postojowego. W tym celu wyposaża się je w dodatkowe urządzenia, do których zalicza się: dźwignię rozprężną 5, zamocowaną na osi na tylnym elemencie hamulcowym, oraz drążek dystansowy 10, montowany pomiędzy dźwignią rozprężną a przednim elementem hamulcowym. Podczas korzystania z układu hamulca postojowego dolny koniec dźwigni zwalniającej 5 pod wpływem działania linki 2 przesuwa się w kierunku przedniej szczęki hamulcowej. W tym przypadku dźwignia rozprężna, obracając się wokół osi, poprzez pręt dystansowy 10 dociska najpierw przedni klocek hamulcowy do bębna hamulcowego, a następnie tylny.

Napęd hamulcowy przeznaczony do sterowania mechanizmami hamulcowymi. Układ hamulcowy pojazdu posiada hydrauliczny napęd dwuobwodowy. W napędzie hydraulicznym samochodu (patrz 45) zawiera: pedał hamulca 7, wspomaganie podciśnieniowe 6, główny cylinder hamulcowy 3, cylindry hamulcowe przedniego 1 i tylnego 12 mechanizmów hamulcowych, przewody obwodowe pierwotne 4 i wtórne 5, zbiornik hamulcowy 2 i regulator ciśnienia 14 hamulców tylnych.

Wzmacniacz próżniowy (Rys. 48) zmniejsza siłę nacisku na pedał hamulca podczas hamowania, ułatwiając pracę kierowcy. Efekt wspomagający wzmacniacza podciśnieniowego opiera się na wykorzystaniu podciśnienia w kolektorze dolotowym pracującego silnika.



Gumowa membrana 23, zamontowana pomiędzy korpusem 2 i pokrywą 4, dzieli wzmacniacz próżniowy na dwie komory: próżniową I i atmosferyczną II. Komora próżniowa jest połączona z rurą dolotową silnika za pomocą węża, w którego końcówce 29 znajduje się zawór 30. Gdy silnik pracuje i pedał hamulca jest zwolniony, ciśnienie w komorach próżniowej i atmosferycznej wzmacniacza jest takie samo, ponieważ podciśnienie z rury dolotowej silnika jest przekazywane przez wąż i końcówkę 29 do komory I, a z niej do komory II przez kanał III, szczelinę między zaworem 9, jego gniazdem na korpusie 22 i przez kanał IV. Podczas hamowania popychacz 14 przesuwa tłok 5 wewnątrz korpusu 2 siłownika wspomagającego, a ruchoma część zaworu 9 dociskana jest przez sprężynę 17 do gniazda na korpusie 22 i oddziela komorę próżniową I od komory atmosferycznej II. Przy dalszym ruchu popychacza 14 tłok 5 oddala się od zaworu 9, a powietrze dostaje się do komory II przez powstałą szczelinę, kanał IV i filtr powietrza 15. W tym przypadku w komorze I utrzymywana jest próżnia, a w komorze II ustala się ciśnienie atmosferyczne. Różnica ciśnień w komorach wspomagania wytwarza dodatkową siłę, która wspólnie z siłą nacisku kierowcy na pedał hamulca przesuwa korpus 22 zaworu z membraną 23. Jednocześnie tłoczysko 3 przesuwa się przez zderzak 21, który oddziałuje na tłoki głównego cylindra hamulcowego. Gdy pedał hamulca nie jest już wciśnięty i zatrzymuje się w pozycji hamowania, obudowa 22 wraz z dociśniętym do niej zaworem 9, pod wpływem różnicy ciśnień w komorach I i II, będzie się poruszać, aż zawór 9 oprze się o koniec zatrzymanego tłoka 5. W takim przypadku przepływ powietrza do komory II zostanie zatrzymany, a obudowa 22 przyjmie określone położenie. Jeżeli pedał hamulca zostanie zwolniony w tym położeniu, tłok 5 odsunie zawór 9 od korpusu 22, ciśnienie w komorze II zmniejszy się, a pod wpływem sprężyny 24 korpus 22 przesunie się, aż zetknie się z zaworem 9.

Podczas hamowania awaryjnego, gdy na pedał hamulca wywierana jest duża siła, szczelina między tłokiem 5 i zaworem 9 zostaje zachowana, a powietrze nadal przepływa do komory II serwa. Po zatrzymaniu hamowania, gdy pedał hamulca zostanie zwolniony, popychacz 14 z tłokiem 5 powróci do pierwotnej pozycji pod wpływem działania sprężyny powrotnej 24. W tym przypadku tłok 5 odpycha zawór 9 od obudowy 22, część powietrza z wnęki II dostanie się do wnęki I, a ciśnienie w wnękach wzmacniacza wyrówna się. W tym przypadku korpus 22 z membraną 23 i prętem 3, pod wpływem sprężyny 24, przesunie się w kierunku pokrywy 4 wzmacniacza i zajmie pierwotne położenie.

Główny cylinder hamulcowy (Ryc. 49) jest dwukomorowy i jednocześnie obsługuje przednie i tylne obwody hamulcowe. Jest on przymocowany do serwa hamulcowego.



W korpusie cylindra 3 znajdują się tłoki 5 i 7, które uruchamiają różne obwody hamulcowe i nieznacznie różnią się od siebie konstrukcją. Tłok 7 podtrzymywany jest przez drążek serwa hamulcowego. Tłoki tworzą w cylindrze dwie komory I i II, które są połączone poprzez otwory 2 przewodami z cylindrami hamulcowymi kół przedniego i tylnego mechanizmu hamulcowego. Przez otwory nr 4 główny cylinder hamulcowy połączony jest przewodami ze zbiornikiem hamulcowym. Po zwolnieniu pedału hamulca sprężyna powrotna 13 przesuwa tłok 5 do skrajnego prawego (początkowego) położenia. W tym przypadku tłok opiera się o ogranicznik 12, a tłok 7 pod działaniem sprężyny 10 opiera się o ogranicznik 9. Komory I i II są oddzielone od siebie mankietem 11, nałożonym na tłok 5.

W rowki pierścieniowe tłoków wkładane są gumowe pierścienie uszczelniające 16 i pierścienie dystansowe 18. W położeniu początkowym sprężyna 15 dociska pierścień uszczelniający do pierścienia dystansowego, w wyniku czego pomiędzy pierścieniem uszczelniającym, pierścieniem dystansowym i tłokiem tworzą się szczeliny 17. Przez te szczeliny i otwory 19 komory I i II komunikują się ze zbiornikiem hamulcowym, dzięki czemu płyn hamulcowy w obwodach napędu hamulców przednich i tylnych nie jest poddawany nadmiernemu ciśnieniu.

Podczas hamowania tłok 7 przesuwa się, szczelina pierścieniowa 17 zostaje wyeliminowana, a kołnierz tłoka zostaje dociśnięty do pierścienia uszczelniającego 16. Następnie płyn z głównego cylindra hamulcowego zostaje wytłoczony do cylindrów hamulcowych kół, a w obwodzie napędowym przedniego hamulca powstaje ciśnienie płynu niezbędne do hamowania. Jednocześnie z tłokiem 7 porusza się tłok 5, zwiększając ciśnienie płynu w obwodzie napędu tylnego hamulca. Ciśnienie płynu występujące w komorze II jest przekazywane przez tłok 5 do płynu w komorze I. Dlatego też, jeśli obwody napędowe hamulców przednich i tylnych są w dobrym stanie, ciśnienie płynu w obu obwodach jest takie samo.

Jeżeli obwód napędu przedniego hamulca ulegnie uszkodzeniu i podczas hamowania wycieknie z niego płyn, tłok 7 oprze się o tłok 5. W efekcie w komorze I powstanie ciśnienie płynu, które aktywuje mechanizmy tylnego hamulca. W przypadku wycieku płynu z układu hamulcowego tylnego koła podczas hamowania, tłok 5 opiera się o korek 1 cylindra hamulcowego, w wyniku czego w komorze II powstaje ciśnienie płynu, które aktywuje mechanizmy hamulca przedniego.

Cylinder hamulca tylnego koła jest zamontowany na tarczy hamulcowej mechanizmu hamulca tylnego. Korpus cylindra zawiera dwa tłoki, pomiędzy którymi zamontowano sprężynę rozprężną z miseczkami podporowymi. Tłoczki są wciskane za pomocą ograniczników, w których rowki wchodzą górne końce klocków hamulcowych. W cylindrze tłoki są uszczelnione mankietami. Cylinder zabezpieczony jest przed zanieczyszczeniem gumowymi osłonami. W korpusie cylindra znajdują się dwa otwory. Do dolnego otworu wkręca się rurkę doprowadzającą płyn hamulcowy do cylindra, a do górnego otworu wkręca się zawór obejściowy, którego zadaniem jest usuwanie powietrza z układu hamulcowego.

Regulator ciśnienia (rysunek 50) ustawia ciśnienie płynu w napędzie tylnych hamulców w zależności od położenia pojazdu względem osi tylnej. Regulator jest włączony w obwód napędu tylnych hamulców i działa jak zawór, który automatycznie odcina dopływ cieczy do tylnych tarcz hamulcowych mechanizmy. W wyniku tego, wykluczają poślizg (juz) tylnych kół i zwiększa bezpieczeństwo jazdy.



Obudowa 1 regulatora ciśnienia jest sztywno przymocowana do nadwozia pojazdu. Korpus regulatora zawiera tłok 5, którego pręt spoczywa na drążku skrętnym 11 napędu, połączonym z tylną osią pojazdu. W obudowie znajduje się tuleja 7, pomiędzy którą a cylindryczną głowicą tłoka utworzona jest szczelina pierścieniowa. Uszczelka gumowa 6 głowicy tłoka dociskana jest do tulei 7. Sprężyna 4, umieszczona na tłoczysku, opiera się jednym końcem o płytkę 5, a drugim końcem o uszczelniający pierścień gumowy 2. Wewnątrz korpusu regulatora znajdują się dwie wnęki. Komora II połączona jest rurociągiem z głównym cylindrem hamulcowym, a komora I połączona jest z cylindrami hamulcowymi kół tylnych mechanizmów hamulcowych.

Regulator ciśnienia nie działa, jeżeli pojazd nie hamuje. W tym przypadku tłok 8 pod wpływem siły skręcającej 11 i sprężyny 4 opiera się o korek 10 regulatora. Komory I i II komunikują się ze sobą poprzez szczeliny pomiędzy tłokiem, tuleją 7 i uszczelką 6.

Siła działająca na tłoczysko od drążka skrętnego 11 zależy od względnego położenia nadwozia samochodu i osi tylnej. Zwiększa się w miarę zbliżania się nadwozia do osi i zmniejsza się w miarę oddalania się od osi tylnej.

Podczas hamowania płyn z głównego cylindra hamulcowego przepływa do cylindrów hamulcowych kół przednich i tylnych. Ponadto poprzez regulator ciśnienia dostaje się do tylnych cylindrów hamulcowych. W korpusie regulatora płyn hamulcowy przepływa przez wnękę II, szczeliny między tłokiem, uszczelką 6, tuleją 7 i przez wnękę I. Na początku hamowania, gdy ciśnienie na płyn jest niewielkie, płyn swobodnie przepływa przez regulator, aktywując mechanizmy hamulca tylnego. Gdy ciśnienie płynu wzrasta, gdy hamulce są stosowane, tylna część nadwozia samochodu jest podnoszona, a siła działająca na tłoczysko z drążka skrętnego 11 maleje. Z powodu różnicy ciśnień na tłok z góry i z dołu, opada on aż do zatrzymania się w uszczelce 6. W tym przypadku wnęki I i II zostaną oddzielone od siebie, a przepływ płynu hamulcowego do tylnych hamulców zostanie zatrzymany. Ponadto, każde położenie nadwozia samochodu względem osi tylnej będzie odpowiadało pewnemu maksymalnemu ciśnieniu płynu w mechanizmach hamulców tylnych.

Dlatego też każdej wartości obciążenia tylnych kół samochodu podczas hamowania odpowiada pewien moment hamowania. Jest to konieczne, aby zmniejszyć ryzyko poślizgu tylnych kół podczas hamowania pojazdu.

Pod koniec hamowania, gdy tylna część nadwozia samochodu zostanie opuszczona, siła działająca na tłoczysko od drążka skrętnego 11 ulegnie zwiększeniu. Tłok regulatora ciśnienia zajmie swoje pierwotne położenie, a poprzez powstałe szczeliny komory I i II połączą się ze sobą, a cylindry hamulca tylnego koła połączą się z głównym cylindrem hamulcowym.

Układ hamulca postojowego

Układ hamulca postojowego działa na tylne koła samochodu i jest obsługiwany dźwignią przez kierowcę.

Układ hamulca postojowego obejmuje mechanizmy hamulców tylnych i napęd mechaniczny.

Napęd mechaniczny (rysunek 51) obejmuje: dźwignię ręczną 3, linkę przednią 2, prowadnicę 9, linkę tylną 14, dźwignie rozprężne 13 oraz listwy dystansowe 12.



Dźwignia 3 jest obrotowo zamocowana do wspornika 7, który jest zamontowany na podłodze nadwozia pojazdu. Podczas przesuwania dźwigni w górę siła z niej przenoszona jest poprzez dźwignię 8, przednią linkę 2, prowadnicę 9 i tylną linkę 14 na dźwignie rozprężne 13 i drążki dystansowe 12, a z nich na szczęki hamulcowe mechanizmów hamulca tylnego. Dźwignia 3 jest ustalana w danym położeniu za pomocą zatrzasku, który jest stale dociskany do zębatego sektora przez sprężynę 5 poprzez pręt 6. Zatrzask zostaje zwolniony przez naciśnięcie przycisku 4. Sprężyna 11 zapewnia powrót linek przedniej i tylnej do ich pierwotnego położenia po zwolnieniu dźwigni 3 układu hamulca postojowego.